พายุแม่น้ำในบรรยากาศคืออะไร?

ขอให้ผู้คนตั้งชื่อแม่น้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก และส่วนใหญ่คงเดาได้ว่าเป็นแม่น้ำแอมะซอนแม่น้ำไนล์หรือแม่น้ำมิสซิสซิปปี้ ในความเป็นจริงบางส่วนของแม่น้ำที่ใหญ่ที่สุดของโลกอยู่ในท้องฟ้า - และพวกเขาสามารถผลิตพายุที่มีประสิทธิภาพเช่นคนที่ตอนนี้เปียกชุ่มทางตอนเหนือของรัฐแคลิฟอร์เนีย

แม่น้ำในบรรยากาศเป็นแถบความชื้นที่ยาวและแคบในบรรยากาศที่ขยายจากเขตร้อนไปยังละติจูดที่สูงขึ้น แม่น้ำเหล่านี้ในท้องฟ้าสามารถขนส่ง15 เท่าปริมาณของแม่น้ำมิสซิสซิปปี

เมื่อความชื้นนั้นไปถึงชายฝั่งและเคลื่อนเข้าสู่แผ่นดิน มันจะลอยขึ้นเหนือภูเขาทำให้เกิดฝนและหิมะ ชาวตะวันตกไฟเบื่อหลายต้อนรับ deluges เหล่านี้ แต่แม่น้ำบรรยากาศสามารถเรียกภัยพิบัติอื่น ๆ เช่นน้ำท่วมรุนแรงและเศษขยะไหล

ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา เมื่อเครือข่ายการสังเกตการณ์ดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์สภาพอากาศที่สำคัญเหล่านี้ แม่น้ำในบรรยากาศเกิดขึ้นทั่วโลก ส่งผลกระทบต่อชายฝั่งตะวันตกของแผ่นดินใหญ่ของโลก รวมถึงโปรตุเกส ยุโรปตะวันตก ชิลี และแอฟริกาใต้ พายุที่เรียกว่า "สับปะรดด่วน" ที่พัดพาความชื้นจากฮาวายไปยังชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกาเป็นเพียงหนึ่งในรสชาติที่หลากหลาย

งานวิจัยของฉันผสมผสานเศรษฐศาสตร์และวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับบรรยากาศเพื่อวัดความเสียหายจากเหตุการณ์สภาพอากาศเลวร้าย เร็ว ๆ นี้ผมนำทีมนักวิจัยจากสถาบันสมุทรศาสตร์ของแร่ดีบุกและกองทัพของวิศวกรในการวิเคราะห์ระบบแรกของความเสียหายที่เกิดจากแม่น้ำบรรยากาศเนื่องจากน้ำท่วมรุนแรง เราพบว่าแม้หลายเหตุการณ์เหล่านี้จะไม่เป็นพิษเป็นภัย แต่เหตุการณ์ที่ใหญ่ที่สุดทำให้เกิดความเสียหายจากอุทกภัยในสหรัฐอเมริกาตะวันตก และคาดการณ์ว่าแม่น้ำในชั้นบรรยากาศจะเติบโตนานขึ้น เปียกขึ้น และกว้างขึ้นในสภาพอากาศที่ร้อนขึ้น

แม่น้ำในท้องฟ้า

เมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2019 แม่น้ำในบรรยากาศได้ปล่อยกลุ่มไอน้ำกว้าง 350 ไมล์ (563 กิโลเมตร) และยาว 1,600 ไมล์ (2,574 กิโลเมตร) ผ่านท้องฟ้าจากมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือไปยังชายฝั่งแคลิฟอร์เนียตอนเหนือ

ทางตอนเหนือของซานฟรานซิสเบย์ในประเทศไวน์ที่มีชื่อเสียง Sonoma County ของพายุทิ้ง21 นิ้วของฝน แม่น้ำรัสเซียมียอดสูง 45.4 ฟุต (13.8 เมตร) — 13.4 ฟุต (4.1 เมตร) เหนือระดับน้ำท่วม

เป็นครั้งที่ห้าในรอบสี่ทศวรรษที่เมือง Guerneville จมอยู่ใต้น้ำท่วมสีน้ำตาลขุ่นของแม่น้ำรัสเซียตอนล่าง ความเสียหายใน Sonoma County คนเดียวอยู่ที่ประมาณมากกว่า $ 100 ล้าน

เหตุการณ์เช่นนี้ดึงดูดความสนใจในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่แม่น้ำในบรรยากาศไม่ใช่เรื่องใหม่ พวกเขาท่องไปในท้องฟ้ามาหลายล้านปีแล้ว โดยส่งไอน้ำจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วโลก

ในทศวรรษที่ 1960 นักอุตุนิยมวิทยาได้บัญญัติวลี "Pineapple Express" เพื่ออธิบายเส้นทางพายุที่เกิดขึ้นใกล้กับฮาวายและนำไอน้ำอุ่นไปยังชายฝั่งอเมริกาเหนือ ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศพบว่าความชื้นมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของโลกจากเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนถูกส่งไปยังละติจูดที่สูงขึ้นโดยระบบที่คล้ายกัน ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่า " แม่น้ำในบรรยากาศ "

ในสภาพอากาศที่แห้งแล้ง แม่น้ำในบรรยากาศสามารถเติมแหล่งน้ำและดับไฟป่าที่อันตรายได้ ในสภาพที่เปียกชื้น สิ่งเหล่านี้สามารถทำให้เกิดน้ำท่วมและเศษขยะที่ไหลเข้ามา สร้างความหายนะให้กับเศรษฐกิจในท้องถิ่น

มีประโยชน์และเป็นอันตราย

นักวิจัยทราบมาระยะหนึ่งแล้วว่าน้ำท่วมจากแม่น้ำในชั้นบรรยากาศอาจใช้เงินเป็นจำนวนมาก แต่จนกว่าจะมีการศึกษาวิจัยของเรา ยังไม่มีใครประเมินความเสียหายเหล่านี้ได้ เราใช้แคตตาล็อกเหตุการณ์แม่น้ำในบรรยากาศที่รวบรวมโดย Scripps Institution of Oceanography's Center for Western Weather and Water Extremesและจับคู่กับบันทึกการประกันน้ำท่วม 40 ปีและการประเมินความเสียหายของ National Weather Service 20 ปี

เราพบว่าแม่น้ำในชั้นบรรยากาศก่อให้เกิดความเสียหายจากน้ำท่วมโดยเฉลี่ย 1.1 พันล้านดอลลาร์ต่อปีในสหรัฐอเมริกาตะวันตก มากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ของความเสียหายจากน้ำท่วมทั้งหมดในฝั่งตะวันตกในช่วงหลายปีที่เราศึกษานั้นเกี่ยวข้องกับแม่น้ำในบรรยากาศ ในบางพื้นที่ เช่น ชายฝั่งแคลิฟอร์เนียตอนเหนือ ระบบเหล่านี้สร้างความเสียหายมากกว่า 99 เปอร์เซ็นต์

ข้อมูลของเราแสดงให้เห็นว่าในปีเฉลี่ย แม่น้ำในบรรยากาศประมาณ 40 สายทำให้เกิดแผ่นดินถล่มตามแนวชายฝั่งแปซิฟิกบางแห่งระหว่างบาจาแคลิฟอร์เนียและบริติชโคลัมเบีย เหตุการณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่เป็นพิษเป็นภัย: ประมาณครึ่งหนึ่งไม่ก่อให้เกิดการสูญเสียผู้เอาประกันภัย และพายุเหล่านี้ได้เติมน้ำประปาในภูมิภาค

แต่มีข้อยกเว้นหลายประการ เราใช้มาตราส่วนการจำแนกแม่น้ำในชั้นบรรยากาศที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ซึ่งจัดอันดับพายุตั้งแต่ 1 ถึง 5 ซึ่งคล้ายกับระบบการจัดหมวดหมู่พายุเฮอริเคนและพายุทอร์นาโด มีการเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างหมวดหมู่เหล่านี้และความเสียหายที่สังเกตได้

พายุบรรยากาศแม่น้ำประเภท 1 (AR1) และ AR2 ก่อให้เกิดความเสียหายน้อยกว่า 1 ล้านดอลลาร์โดยประมาณ พายุ AR4 และ AR5 ทำให้เกิดความเสียหายปานกลางในช่วง 10 และ 100 ล้านดอลลาร์ตามลำดับ AR4 และ AR5 ที่สร้างความเสียหายมากที่สุดสร้างผลกระทบมากกว่า 1 พันล้านดอลลาร์ต่อพายุ พายุพันล้านดอลลาร์เหล่านี้เกิดขึ้นทุกสามถึงสี่ปี

บรรยากาศที่เปียกชื้นหมายถึงพายุที่เลวร้าย

การค้นพบที่สำคัญที่สุดของเราคือความสัมพันธ์แบบทวีคูณระหว่างความรุนแรงของแม่น้ำในชั้นบรรยากาศและความเสียหายจากน้ำท่วมที่เกิดขึ้น การเพิ่มมาตราส่วนจาก 1 เป็น 5 แต่ละครั้งสัมพันธ์กับความเสียหายที่เพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า

การศึกษาที่ตีพิมพ์หลายฉบับได้จำลองว่าแม่น้ำในชั้นบรรยากาศจะเปลี่ยนแปลงไปในทศวรรษหน้าอย่างไร กลไกนี้เรียบง่าย: ก๊าซเรือนกระจกดักจับความร้อนในชั้นบรรยากาศ และทำให้โลกร้อนขึ้น สิ่งนี้ทำให้น้ำระเหยจากมหาสมุทรและทะเลสาบมากขึ้น และความชื้นในอากาศที่เพิ่มขึ้นทำให้ระบบพายุแข็งแกร่งขึ้น

เช่นเดียวกับพายุเฮอริเคน แม่น้ำในชั้นบรรยากาศคาดว่าจะยาวขึ้น กว้างขึ้น และเปียกขึ้นในสภาพอากาศที่ร้อนขึ้น การค้นพบของเราที่ความเสียหายเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณด้วยความรุนแรงแสดงให้เห็นว่าแม้ความรุนแรงของแม่น้ำในบรรยากาศจะเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยก็อาจนำไปสู่ผลกระทบทางเศรษฐกิจที่ใหญ่ขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

การคาดการณ์ที่ดีขึ้นเป็นสิ่งสำคัญ

ฉันเชื่อว่าการปรับปรุงระบบการพยากรณ์บรรยากาศควรมีความสำคัญในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความเข้มข้น ระยะเวลา และตำแหน่งแผ่นดินของแม่น้ำในบรรยากาศสามารถให้ข้อมูลที่มีค่าแก่ผู้อยู่อาศัยและผู้ปฏิบัติการฉุกเฉิน

สิ่งสำคัญคือต้องกีดกันการก่อสร้างใหม่ในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูงและช่วยให้ผู้คนย้ายไปยังสถานที่ที่ปลอดภัยกว่าหลังเกิดภัยพิบัติครั้งใหญ่ แทนที่จะสร้างใหม่ในสถานที่

สุดท้าย การศึกษาของเราเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก พายุเหล่านี้จะยังคงมาและแข็งแกร่งขึ้น ในความเห็นของฉัน การรักษาเสถียรภาพของระบบภูมิอากาศโลกเป็นวิธีเดียวในระยะยาวในการลดความเสียหายทางเศรษฐกิจและความเสี่ยงต่อชุมชนที่เปราะบาง

บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากThe Conversationภายใต้สัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ คุณสามารถค้นหาบทความต้นฉบับที่นี่

Tom Corringhamเป็นนักวิชาการดุษฎีบัณฑิตสาขาภูมิอากาศ วิทยาศาสตร์บรรยากาศ และสมุทรศาสตร์ทางกายภาพที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก เขาได้รับเงินทุนจากสำนักงานการบุกเบิกแห่งสหรัฐอเมริกา California-Nevada Climate Applications Program (CNAP) ซึ่งเป็นทีมวิทยาศาสตร์และการประเมินแบบบูรณาการระดับภูมิภาคของมหาสมุทรและบรรยากาศ ศูนย์วิทยาศาสตร์การปรับตัวต่อสภาพภูมิอากาศตะวันตกเฉียงใต้ (SWCASC) ศูนย์วิทยาศาสตร์การปรับสภาพภูมิอากาศแห่งชาติของการสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา; และโครงการวิจัยและการริเริ่มหลายวิทยาเขตผ่านสำนักงานอธิการบดีมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย